為什麼永磁同步電機成為主要的驅動電機？

diandongjikeyishidiannengzhuanhuaweijixieneng，bingtongguochuandongxitongjiangjixieleichuandidaochelunqudongqichexingshi，shixinnengyuanqichehexinqudongxitongzhiyi。muqianxinnengyuanqichechangyongdequdongdianjizhuyaoshiyongcitongbudianjijijiaoliuyibudianjilianglei
，大多數新能源汽車采用的是永磁同步電機，代表車企包括比亞迪、理想汽車等，部分車輛采用了交流異步電機，代表車企有特斯拉、奔馳等。

常用電機中適用於電力驅動的電機分類

yibudiandongjizhuyaoyoujingzhidedingzihexuanzhuandezhuanziliangdabufenzucheng
，dangdingziraozujietongjiaoliudianyuanshi
，zhuanzijiuhuixuanzhuanbingshuchudongli。qizhuyaoyuanlishidingziraozutongdian（交流電）後(hou)會(hui)形(xing)成(cheng)一(yi)個(ge)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)
，而(er)轉(zhuan)子(zi)繞(rao)組(zu)是(shi)一(yi)個(ge)閉(bi)合(he)導(dao)體(ti)，在(zai)定(ding)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)中(zhong)不(bu)停(ting)切(qie)割(ge)定(ding)子(zi)的(de)磁(ci)感(gan)應(ying)線(xian)。根(gen)據(ju)法(fa)拉(la)第(di)定(ding)律(lv)，閉(bi)合(he)導(dao)體(ti)切(qie)割(ge)磁(ci)感(gan)線(xian)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)流(liu)
，而(er)電(dian)流(liu)會(hui)產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)電(dian)磁(ci)場(chang)，此(ci)時(shi)就(jiu)有(you)了(le)兩(liang)個(ge)電(dian)磁(ci)場(chang)：yigeshijietongwaibujiaoliudiandedingzidiancichang，lingwaiyigeshiqiegedingzidianciganyingxianchanshengdezhuanzidiancichang。ergenjulengcidinglv，ganyingdianliuzongyaofankangyinqiganyingdianliudeyuanyin，yejiushijinlishizhuanzishangdedaotibuzaiqiegedingzixuanzhuancichangdeciganyingxian，zheyangdejieguojiushi：轉子上的導體會“追趕”定子的旋轉電磁場


，也就是使轉子追著定子旋轉磁場跑
，最終使電動機開始旋轉
，在過程中，轉子旋轉速度（n2）和定子旋轉速度（n1）轉速不同步（轉速差 2-6%左右）

，因此稱之為異步交流電機，反之如果轉速相同
，則稱之為同步電機。

上圖左：單相異步電機構造示意圖

上圖右：異步電機工作原理示意圖

永磁同步電機也屬於交流電機一種
，其轉子由具有永久磁體的鋼製成
，電機工作時給定子通電，產生旋轉磁場推動轉子轉動
，“同步”deyisishiwentaiyunxingshi，zhuanzidexuanzhuansuduyucichangdexuanzhuansudutongbu。yongcitongbudiandongjijuyoujiaogaodegonglvzhiliangbi，tijigengxiao
，zhilianggengqing，shuchuzhuanjugengda，diandongjidejixianzhuansuhezhidongxingnengyebijiaoyouyi，yinciyongcitongbudiandongjiyichengweixianjindiandongqicheyingyongzuiduodediandongji。danyongcicailiaozaishoudaozhendong、高(gao)溫(wen)和(he)過(guo)載(zai)電(dian)流(liu)作(zuo)用(yong)時(shi)，其(qi)導(dao)磁(ci)性(xing)能(neng)可(ke)能(neng)會(hui)下(xia)降(jiang)，或(huo)發(fa)生(sheng)退(tui)磁(ci)現(xian)象(xiang)，有(you)可(ke)能(neng)降(jiang)低(di)永(yong)磁(ci)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)性(xing)能(neng)。另(ling)外(wai)，稀(xi)土(tu)式(shi)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)要(yao)用(yong)到(dao)稀(xi)土(tu)材(cai)料(liao)，製(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)不(bu)太(tai)穩(wen)定(ding)。

上圖左：永磁同步電機構造示意圖

上圖右：奧迪汽車永磁同步電機構造圖

與(yu)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)相(xiang)比(bi)，異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)需(xu)要(yao)吸(xi)收(shou)電(dian)能(neng)勵(li)磁(ci)
，這(zhe)部(bu)分(fen)會(hui)損(sun)耗(hao)電(dian)能(neng)，使(shi)得(de)電(dian)機(ji)的(de)效(xiao)率(lv)降(jiang)低(di)，而(er)永(yong)磁(ci)電(dian)機(ji)由(you)於(yu)加(jia)入(ru)永(yong)磁(ci)體(ti)，成(cheng)本(ben)較(jiao)高(gao)。

選擇交流異步電機的車型會傾向於性能優先

，利用交流異步電機在高轉速下的性能輸出和效率優勢
，代表車型就是早期的 Model S。主要特點：當汽車處於高速行駛時，能夠保持高速運轉和高效的電能使用效率，在保持最大動力輸出的同時
，減少能耗；

選擇永磁同步電機的車型則傾向於能耗優先，利用永磁同步電機在低速階段的性能輸出和高效運轉
，適用於中小型車。特點就是體積小
、重量輕，可以增加續航。同時它調速性能好，在麵對反複啟停、加減速時
，能保持較高效率。

異步感應電機和永磁同步電機的特點

永磁同步電機占主導地位。高工產業研究院（GGII）依據發布的《新能源汽車產業鏈月度數據庫》統計顯示，2022 年 1-8 月份國內新能源汽車驅動電機裝機約 347.8 萬套
，同比增長 101%。其中，永磁同步電機裝機 332.9 萬套，同比增長 106%；交流異步電機裝機 129.5 萬套，同比增長 22%。

永磁同步電機成為純電動乘用車市場的主要驅動電機。

從國內外主流車型電機選擇來看，國內的上海汽車
、吉利汽車、廣州汽車
、北京汽車、騰勢汽車等推出的新能源汽車均使用永磁同步電機。國內主要使用永磁同步電機
，一是因為永磁同步電機低速性能好、轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)，非(fei)常(chang)適(shi)合(he)城(cheng)市(shi)交(jiao)通(tong)頻(pin)繁(fan)啟(qi)停(ting)的(de)複(fu)雜(za)工(gong)況(kuang)，二(er)來(lai)是(shi)因(yin)為(wei)永(yong)磁(ci)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)中(zhong)的(de)釹(nv)鐵(tie)硼(peng)永(yong)磁(ci)材(cai)料(liao)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)稀(xi)土(tu)資(zi)源(yuan)，而(er)我(wo)國(guo)擁(yong)有(you)全(quan)球(qiu) 70%的稀土資源
，釹鐵硼磁性材料的總產量達到全球的 80%
，所以中國更熱衷於使用永磁同步電機。

國外的特斯拉和寶馬則是永磁同步電機和交流異步電機協同發展。從應用結構來看
，永磁同步電機是新能源汽車的主流選擇。

國內外部分新能源汽車電機類型

永磁同步電機成本中，永磁材料成本約 30%。永磁同步電機的製造原材料主要有釹鐵硼、矽鋼片、銅和鋁等，其中永磁材料釹鐵硼主要用於製造轉子永磁體
，成本構成在 30%左右；矽鋼片主要用於製作定轉子鐵芯，成本構成在 20%左右；定子繞組成本構成在 15%左右；電機軸成本構成在 5%左右
；電機殼成本構成在 15%左右。

永磁同步驅動電機成本分析

為什麼永磁電機的效率會更高？

永磁同步電機主要由定子、轉子和殼體部件構成。與普通交流電機一樣，定子鐵芯為疊片結構，以減小電動機運行時因渦流和磁滯效應鐵耗；繞rao組zu通tong常chang也ye為wei三san相xiang對dui稱cheng結jie構gou，隻zhi是shi參can數shu選xuan取qu有you較jiao大da區qu別bie。轉zhuan子zi部bu分fen則ze形xing式shi多duo樣yang


，有you帶dai啟qi動dong鼠shu籠long的de永yong磁ci轉zhuan子zi，也ye有you內nei嵌qian式shi或huo表biao貼tie式shi純chun永yong磁ci轉zhuan子zi。轉zhuan子zi鐵tie芯xin可ke以yi製zhi成cheng實shi心xin結jie構gou，也ye可ke以yi疊die片pian而er成cheng。轉zhuan子zi上shang裝zhuang有you永yong磁ci體ti材cai料liao，大da家jia習xi慣guan上shang稱cheng之zhi為wei磁ci鋼gang。

永磁電機正常工作下，轉子與定子磁場處於同步狀態，轉子部分沒有感應電流，無轉子銅耗和磁滯、渦wo流liu損sun耗hao
，不bu需xu要yao考kao慮lv轉zhuan子zi損sun耗hao發fa熱re問wen題ti。一yi般ban永yong磁ci電dian機ji為wei專zhuan用yong變bian頻pin器qi供gong電dian，天tian然ran具ju有you軟ruan啟qi動dong功gong能neng。另ling外wai，永yong磁ci電dian機ji屬shu於yu同tong步bu電dian機ji
，具ju有you同tong步bu電dian機ji通tong過guo勵li磁ci強qiang弱ruo調tiao節jie功gong率lv因yin數shu的de特te點dian，因yin而er功gong率lv因yin數shu可ke以yi設she計ji到dao規gui定ding數shu值zhi。

從起動角度分析
，緣於永磁電機由變頻電源或配套變頻器起動的實際
，永磁電機的起動過程實現很容易；與變頻電機的起動相似，規避了普通籠型異步電機的起動缺陷。

總之，永磁電機的效率和功率因數可以達到很高，結構非常簡單
，近十幾年來市場十分火爆。

但是，失磁故障是永磁電機不可回避的問題，當電流過大或溫度過高時
，會導致電機繞組溫度瞬間不斷攀升、電(dian)流(liu)急(ji)劇(ju)增(zeng)大(da)
，永(yong)磁(ci)體(ti)迅(xun)速(su)失(shi)磁(ci)。在(zai)永(yong)磁(ci)電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)中(zhong)，設(she)定(ding)了(le)過(guo)電(dian)流(liu)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)，避(bi)免(mian)了(le)電(dian)機(ji)定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)被(bei)燒(shao)毀(hui)的(de)問(wen)題(ti)，但(dan)由(you)此(ci)而(er)導(dao)致(zhi)的(de)失(shi)磁(ci)和(he)設(she)備(bei)停(ting)運(yun)不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)。

相xiang對dui於yu其qi他ta電dian機ji
，永yong磁ci電dian機ji在zai市shi場chang上shang的de應ying用yong還hai不bu是shi很hen普pu及ji，無wu論lun對dui於yu電dian機ji製zhi造zao者zhe還hai是shi使shi用yong者zhe
，都dou有you一yi些xie未wei知zhi的de技ji術shu盲mang區qu，特te別bie是shi涉she及ji到dao與yu變bian頻pin器qi的de匹pi配pei問wen題ti，往wang往wang會hui導dao致zhi設she計ji值zhi與yu試shi驗yan數shu據ju嚴yan重zhong不bu符fu，必bi須xu反fan複fu驗yan證zheng。